基于Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI的列線圖模型在預(yù)測(cè)肝腫瘤術(shù)后肝衰竭中的臨床價(jià)值

李長(zhǎng)峰 王強(qiáng) 瞿成名 李雪松 蔡萍 張雷達(dá) 馬寬生

原發(fā)性肝癌（primary liver cancer，PLC，簡(jiǎn)稱肝癌）是我國(guó)常見的消化道惡性腫瘤，位列惡性腫瘤發(fā)病第三位［1］。目前，外科切除仍然是肝癌的首選治療手段［2?3］。但是盡管外科理念、技術(shù)設(shè)備及圍手術(shù)期管理能力不斷進(jìn)步，大范圍及復(fù)雜肝切除手術(shù)的比例仍在增加［4］。術(shù)后肝衰竭（post?hepatectomy liver failure，PHLF）是肝切除患者圍手術(shù)期死亡的主要原因，既往文獻(xiàn)報(bào)道的發(fā)生率為 1.2%～32.0%［5?6］。術(shù)前精準(zhǔn)、有效的肝功能評(píng)估，尤其是預(yù)留肝臟的功能評(píng)估是預(yù)防PHLF發(fā)生的有效手段［7?9］。目前臨床上常用的術(shù)前肝功能評(píng)估方法主要包括血清學(xué)檢查、吲哚菁綠滯留率試驗(yàn)、Child?Pugh分級(jí)、終末期肝病模型（model for end?stage liver disease，MELD）評(píng)分及肝臟體積測(cè)量等［8，10?11］，但這些指標(biāo)只能反映肝臟整體功能情況，無法進(jìn)行局部肝功能評(píng)估［11?12］。由于我國(guó)肝癌患者大多伴有肝纖維化或肝硬化，肝功能均存在不同程度損傷，肝細(xì)胞間損傷/修復(fù)程度的差異往往導(dǎo)致肝功能節(jié)段分布的不均一性［13］。因此，如何局部、定量評(píng)估肝功能，進(jìn)而預(yù)估患者發(fā)生PHLF的風(fēng)險(xiǎn)、輔助肝膽外科醫(yī)師規(guī)劃個(gè)體化手術(shù)方案，實(shí)施精準(zhǔn)肝癌切除，是肝膽外科臨床上亟待解決的問題。

Gd?EOB?DTPA（gadoxetic acid disodium，商品名：普美顯）增強(qiáng)磁共振（MRI）是臨床上常用的影像學(xué)檢查手段，其獨(dú)特的肝膽期圖像可顯示良好的組織對(duì)比度，已被越來越廣泛地應(yīng)用于肝臟病灶的篩查、檢出和診斷［14?15］。近年研究發(fā)現(xiàn)，不同肝功能損傷程度患者由于肝細(xì)胞吸收以及排泄對(duì)比劑程度不同，在Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI圖像上表現(xiàn)為肝實(shí)質(zhì)信號(hào)強(qiáng)化不同程度下降，因此測(cè)量這些信號(hào)強(qiáng)度（signal intensity，SI）的變化可以定量評(píng)估肝功能狀態(tài)［7］。既往研究已證實(shí)了Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI在術(shù)前肝功能定量評(píng)估［16］以及PHLF風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)中的有效性和準(zhǔn)確性［17?18］。本研究擬采用基于Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI的定量肝功能指標(biāo)肝?肌比率（liver?to?muscle ratio，LMR）［19］及相關(guān)臨床危險(xiǎn)因素建立預(yù)測(cè)PHLF的列線圖模型，并探討其臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集與分析2019年9月至2020年11月于陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝膽外科行肝臟腫瘤切除術(shù)的117例肝癌患者的臨床病理資料和MRI影像資料?；颊呒{入標(biāo)準(zhǔn)：⑴行開放或腹腔鏡輔助下肝癌切除術(shù)；⑵術(shù)后病理診斷為原發(fā)性肝癌；⑶術(shù)前4周內(nèi)行Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI檢查；⑷無其他臟器轉(zhuǎn)移。排除標(biāo)準(zhǔn)：⑴術(shù)前接受其他針對(duì)肝癌的治療，如射頻消融術(shù)、經(jīng)動(dòng)脈化療栓塞術(shù)、門靜脈栓塞、化療、靶向治療等；⑵肝移植患者；⑶MRI圖像質(zhì)量不佳，如出現(xiàn)嚴(yán)重偽影，無法分析。本研究方案經(jīng)陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審批后實(shí)施，審批號(hào)為（B）KY2021068。

1.2 影像學(xué)檢查

所有入組患者均采用3.0T MRI掃描儀（Magne?tom trio，Siemens Health?care，Germany）設(shè)備檢查。掃描序列：平掃期，冠狀位半傅立葉采集單次激發(fā)快速自旋回波序列（HASTE），軸位二維T1加權(quán)雙回波同反相位序列（In?Opp TIWI）及單次閉氣三維容積內(nèi)插體部檢查序列（3D?VIBE）。腹主動(dòng)脈下端信號(hào)強(qiáng)度升高觸發(fā)動(dòng)脈期掃描。掃描參數(shù)為Echo time：1.31 ms，Repetition time：3.48 ms，F(xiàn)lip angle：10，F(xiàn)ield of view=400×275 mm2，Slice Thickness：2.5 mm。Gd?EOB?DTPA經(jīng)肘靜脈注射，注射劑量為0.1 mL/kg，注射速率為1.0 mL/s，并使用鹽水沖管。注射對(duì)比劑后60 s、180 s和15 min分別采集門靜脈期、平衡期及肝膽期圖像。

1.3 Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI圖像指標(biāo)計(jì)算

從PACS系統(tǒng)中導(dǎo)出患者Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI的肝膽期圖像。由2名肝膽科醫(yī)師在不知曉患者臨床信息的情況下手動(dòng)勾畫感興趣區(qū)域（region of interest，ROI），由1名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師審核、確認(rèn)。勾畫所使用的軟件為Fiji（java 8，https：//imagej.net/Welcome）。具體勾畫過程：選取肝膽期軸位圖像平門靜脈分叉平面，在預(yù)留剩余肝臟及雙側(cè)脊柱旁肌肉位置上，每一區(qū)域勾畫2個(gè)ROI，并避開腫瘤、脈管、肝臟邊緣等不能反映肝實(shí)質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度的區(qū)域（圖1）。讀取的ROI值取均值后分別代表剩余肝臟信號(hào)強(qiáng)度值（SI of the liver）和肌肉信號(hào)強(qiáng)度（SI of the muscle），并采用以下公式計(jì)算 LMR［17?18］：LMR=SI of the liver/SI of the muscle。

圖1 肝膽期左外葉及脊柱旁肌肉感興趣區(qū)域（ROIs）圖像Fig.1 A representative case showing four identical circular regions of interest(ROIs)

1.4 臨床指標(biāo)

收集患者的一般資料（年齡、性別、乙肝病史等），術(shù)前肝功能評(píng)估指標(biāo)，如吲哚菁綠15min滯留率（indocyanine green retention rate for 15 minutes，ICG?R15），MELD評(píng)分，Child?Pugh分級(jí)及白蛋白?膽紅素（albumin?bilirubin，ALBI）分級(jí)等。臨床生化指標(biāo)包括血小板（Platelet）（≤125×109/L，＞125×109/L）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）（≤42 U/L，＞42 U/L）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）（≤42 U/L，＞42 U/L）、血清白蛋白、總膽紅素、血清肌酐、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化比值（international normalized ratio，INR）等。手術(shù)相關(guān)指標(biāo)包括腹腔鏡輔助下手術(shù)（是/否）、手術(shù)切除范圍（Ma?jor/Minor；按照Couinaud分段標(biāo)準(zhǔn)切除范圍≥3個(gè)肝段為Major，＜3個(gè)肝段為Minor）、手術(shù)持續(xù)時(shí)間（≤300 min，＞300min）、肝門阻斷情況（是/否）、術(shù)中失血量（≤600 mL，＞600 mL）等。

1.5 術(shù)后肝衰竭的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)際肝臟外科協(xié)作組（International Study Group of Liver Surgery，ISGLS）制定的術(shù)后肝衰竭分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［5］界定術(shù)后肝衰竭，其衡量標(biāo)準(zhǔn)為在術(shù)后第5天或之后INR增加（或需要凝血因子來維持正常的INR）和出現(xiàn)高膽紅素血癥（高于當(dāng)?shù)貙?shí)驗(yàn)室正常范圍），并且排除由此引起的并可觀察到的生化和臨床改變的其他明顯原因，如膽道梗阻。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，將研究對(duì)象分為PHLF組和非PHLF（Non?PHLF）組。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

呈正態(tài)分布的計(jì)量資料使用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較組間差異，非正態(tài)分布的計(jì)量資料使用中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示，組間比較使用 Mann?Whitney U 檢驗(yàn)。使用 Shapiro?Wilk檢驗(yàn)評(píng)估數(shù)據(jù)分布的正態(tài)性。計(jì)數(shù)資料使用例數(shù)（n）或百分?jǐn)?shù)（%）表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)或Fisher確切概率法。使用單因素回歸分析篩選組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的預(yù)測(cè)因子納入多因素logistic回歸分析中。繪制列線圖對(duì)模型進(jìn)行直觀量化。采用ROC曲線評(píng)估模型的區(qū)分度，使用Hosmer?Lemeshow檢驗(yàn)評(píng)估模型的擬合優(yōu)度。通過Youden指數(shù)計(jì)算模型最佳cut?off值。Calibration曲線用于評(píng)估模型校準(zhǔn)度。使用決策曲線評(píng)估模型的臨床實(shí)用性。以P＜0.05（雙側(cè)檢驗(yàn)）表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用R軟件（版本4.0，http：//www.r?project.org/）和 SPSS（版 本 24.0，IBM Corporation，Armonk，NY）軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及繪圖。

2 結(jié)果

2.1 基線資料

本研究共納入患者117例，平均年齡為（50.4±10.6）歲，其中男性96例（82.1%），女性21例（17.9%）。PHLF發(fā)生率為29.9%。所有患者Child?Pugh分級(jí)A級(jí)占97%，B級(jí)占3%。MELD總體中位評(píng)分為4.0分，Non?PHLF組為4.0分，PHLF組為6.0分（P＜0.001）。Non?PHLF組中采用腹腔鏡輔助下肝切除55例（67.1%），PHLF組12例（34.3%），組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.002）。Non?PHLF組的LMR為3.46±1.02，PHLF組為2.55±0.81，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。見表1。

表1 入組患者基線特征Tab.1 Baseline characteristics of the patients

2.2 單因素及多因素logistic回歸分析結(jié)果

單因素分析結(jié)果顯示，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的指標(biāo)有性別、MELD評(píng)分、ALBI分級(jí)、手術(shù)方式及LMR。將其納入多因素回歸分析，結(jié)果顯示MELD評(píng)分、手術(shù)方式及LMR是PHLF發(fā)生的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子（P＜0.05）。其中，腹腔鏡輔助下手術(shù)是PHLF發(fā)生的保護(hù)性因素，而隨著MELD評(píng)分的增高或LMR值的降低，PHLF的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加。見表2。

表2 預(yù)測(cè)肝臟腫瘤患者術(shù)后肝衰竭發(fā)生的臨床危險(xiǎn)因素分析Tab.2 Clinical risk factors for prediction of post?hepatectomy liver failure after liver tumor resection

2.3 列線圖模型的構(gòu)建及評(píng)價(jià)

基于多因素logistic回歸分析結(jié)果，綜合MELD評(píng)分、手術(shù)方式和LMR 3個(gè)獨(dú)立預(yù)測(cè)因子構(gòu)建列線圖模型，結(jié)果如圖2。模型ROC曲線下面積（AUC）為0.83（圖3A）。由ROC曲線計(jì)算出模型預(yù)測(cè)PLHF的最佳截?cái)嘀禐?2.51，相應(yīng)的靈敏度為91.4%，特異度為64.6%，準(zhǔn)確率為72.7%。Hosmer?Lemeshow檢驗(yàn)結(jié)果P=0.90，說明模型擬合良好。圖3B顯示列線圖模型及其校正模型與理想曲線接近，說明模型的校準(zhǔn)度較好。由列線圖模型所獲得的臨床凈效益高于在假設(shè)所有患者肝癌切除術(shù)后均發(fā)生或均未發(fā)生（“All”和“None”）PHLF兩種情況下的臨床凈效益，顯示了模型較高的臨床實(shí)用性（圖3C）。

圖2 預(yù)測(cè)肝腫瘤切除術(shù)后肝衰竭發(fā)生的列線圖模型Fig.2 A nomogram model for predicting post?hepatectomy liver failure after liver tumor resection

圖3 列線圖模型的表現(xiàn)Fig.3 Performance of the nomogram model

3 討論

本研究構(gòu)建了基于MELD評(píng)分、手術(shù)方式和MRI定量肝功能指標(biāo)LMR的列線圖模型并用于預(yù)測(cè)PHLF，其AUC高達(dá)0.83，靈敏度為91.4%，具有較好的區(qū)分度和預(yù)測(cè)效能，顯示了潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。

與其他傳統(tǒng)方法相比，Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI在術(shù)前定量肝功能評(píng)估中具有多重優(yōu)勢(shì)。不同于一般的細(xì)胞外對(duì)比劑，Gd?EOB?DTPA在靜脈輸注后可以被肝細(xì)胞特異性攝入，并在10～40 min后達(dá)到峰值，形成獨(dú)特的肝膽期［15］。研究發(fā)現(xiàn)，Gd?EOB?DTPA進(jìn)出肝細(xì)胞所使用的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)與ICG相同，均為有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽（organic anion transporting polypep?tide，OATP）1B1、1B3和多藥耐藥蛋白2（multidrug re?sistance protein，MRP2）系統(tǒng)［15，20］。理論上，Gd?EOB?DTPA與目前術(shù)前定量肝功能評(píng)估的“金標(biāo)準(zhǔn)”ICG?R15具有相同的效力。此外，Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI還可以提供空間信息，進(jìn)行肝葉/段肝功能評(píng)估［15］。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著慢性肝病病情的發(fā)展，肝功能的下降，以及OATP1蛋白表達(dá)水平下降而MRP2表達(dá)上調(diào)，Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI圖像上隨之會(huì)表現(xiàn)為信號(hào)強(qiáng)度的降低［7］，而肝功能損害程度的不同則表現(xiàn)為MRI信號(hào)強(qiáng)度的不同。此外，Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI檢查通常在患者入院時(shí)用于腫瘤診斷和分期，因此肝功能評(píng)估可同時(shí)進(jìn)行而不需要額外檢查，而挖掘既有圖像蘊(yùn)藏的附加信息而不增加患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也符合衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)原則。

目前常用的基于MRI信號(hào)強(qiáng)度的肝功能定量評(píng)估指標(biāo)有肝臟相對(duì)強(qiáng)化程度（relative liver enhance?ment，RLE）［21］，LMR［19，22］及肝?脾比率（liver?spleen ratio，LSR）［23］等。還有基于弛豫時(shí)間的相關(guān)指標(biāo)，如T1弛豫時(shí)間、T2弛豫時(shí)間等［23?24］。本研究選取LMR作為肝功能衡量指標(biāo)主要基于以下兩點(diǎn)考慮：⑴盡管RLE是最早、最常用的指標(biāo)，但其計(jì)算需要平掃期及肝膽期兩期圖像，勾畫兩期ROI的過程有可能引入偏差，而LMR的計(jì)算只需要肝膽期圖像，可以避免這種偏差。計(jì)算的便捷性也有利于所建立的模型在臨床上推廣、應(yīng)用。⑵盡管LSR也是較為常用的指標(biāo)，但是考慮到部分肝癌患者可能因?yàn)槠⒐δ芸哼M(jìn)等已接受脾切除術(shù)，致使LSR無法應(yīng)用于該類脾臟缺如患者。因此，為了擴(kuò)大模型的適用性，本研究選擇了LMR。既往研究顯示，LMR可以較好地衡量肝臟儲(chǔ)備功能，與ICG檢查的一致性達(dá)0.68［23］。ARAKI等［19］使用基于LMR的Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI指標(biāo)預(yù)測(cè)PHLF，AUC為0.94。本研究的AUC低于上述模型，可能與研究對(duì)象不同有關(guān)。ARAKI的研究人群為ISGLS B級(jí)及C級(jí)（嚴(yán)重肝衰竭），而本研究納入的患者包括了所有符合ISGLS標(biāo)準(zhǔn)的肝衰竭患者，相比之下，ARAKI研究的入組人群肝衰竭程度較重，在MRI上的表現(xiàn)可能更典型，因此預(yù)測(cè)效果較本模型好。

本研究構(gòu)建的模型中納入的另一個(gè)指標(biāo)為MELD評(píng)分。MELD評(píng)分是臨床上常用的評(píng)價(jià)終末期肝病患者肝臟儲(chǔ)備功能和預(yù)后的復(fù)合評(píng)分系統(tǒng)［25］，主要由血清肌酐、INR和總膽紅素3個(gè)指標(biāo)組成。與臨床上常用的評(píng)分系統(tǒng)Child?Pugh評(píng)分相比，MELD評(píng)分較為客觀，能最大程度減少主觀性因素，可重復(fù)性較好。本研究發(fā)現(xiàn)Child?Pugh評(píng)分在兩組之間無明顯差異也反向佐證了這一點(diǎn)。既往多項(xiàng)研究顯示MELD評(píng)分是PHLF發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，使用MELD評(píng)分或與其他指標(biāo)聯(lián)合可用于PHLF預(yù)測(cè)［25?26］，AUC可達(dá)0.85［10］。本研究構(gòu)建的模型也表現(xiàn)了類似效應(yīng)。

相較傳統(tǒng)的開腹手術(shù)，腹腔鏡肝切除手術(shù)具有創(chuàng)傷小、視野清晰、出血少、術(shù)后恢復(fù)快、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率低等優(yōu)點(diǎn)，在臨床中應(yīng)用越來越廣泛［27?28］。本研究超過一半的患者在腹腔鏡輔助下進(jìn)行肝切除，且在PHLF組中開腹手術(shù)的病例數(shù)約為腹腔鏡輔助手術(shù)病例的一倍（23vs12）。在多因素回歸分析中，其校正后的OR值達(dá)5.39，進(jìn)一步證實(shí)了是否行腹腔鏡手術(shù)是有效預(yù)測(cè)PHLF發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，也證實(shí)了腹腔鏡輔助下手術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

ICG?R15目前仍然是術(shù)前定量肝功能評(píng)估的“金標(biāo)準(zhǔn)”，是決定手術(shù)切除范圍的重要參考依據(jù)，指導(dǎo)著肝臟外科手術(shù)實(shí)踐［29］。但I(xiàn)CG?R15為肝臟功能的整體性反映，不能用于局部肝臟功能評(píng)估［11］，對(duì)PHLF的預(yù)測(cè)作用有限。既往多項(xiàng)研究顯示，ICG?R15在PHLF組和Non?PHLF組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［17?18，30］。本研究亦未發(fā)現(xiàn) ICG?R15 在 PHLF 組與Non?PHLF組間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.186），后續(xù)值得繼續(xù)探討ICG?R15在預(yù)測(cè)PHLF中的價(jià)值。

常見的影響PHLF發(fā)生的危險(xiǎn)因素還包括肝硬化、手術(shù)切除范圍等。肝硬化是肝纖維化發(fā)展的終末階段，此時(shí)肝臟的正常結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，肝臟儲(chǔ)備功能下降，臨床上常使用Child?Pugh、MELD或ALBI等量化評(píng)估肝臟的受損程度。但在本研究中肝硬化這一危險(xiǎn)因素在兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，分析原因可能是本研究樣本量較少，統(tǒng)計(jì)效力不足；未按肝纖維化嚴(yán)重程度將此變量進(jìn)一步分層分析。對(duì)于肝硬化是否為危險(xiǎn)因素，既往研究的結(jié)論也不一致［31?34］。一般情況下，手術(shù)切除范圍越大的患者術(shù)后發(fā)生肝衰竭的風(fēng)險(xiǎn)也增大。但本研究未發(fā)現(xiàn)該因素在組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，既往研究結(jié)果也類似［17，19］?？赡苁潜狙芯?jī)H將手術(shù)切除范圍粗略劃分為大范圍（≥3個(gè)肝段）和小范圍（＜3個(gè)肝段），而未將預(yù)留剩余肝臟具體量化，從而在一定程度上減弱了檢驗(yàn)效能。

本研究存在以下局限：⑴本研究為單中心、回顧性研究，可能存在一定選擇偏倚，且由于樣本量有限，未劃分測(cè)試集進(jìn)行內(nèi)部驗(yàn)證。未來需要開展多中心、前瞻性、大樣本研究進(jìn)一步驗(yàn)證本模型的效度及外推性。⑵本研究?jī)H將肝切除范圍大小納為危險(xiǎn)因素，并未量化評(píng)估預(yù)留肝臟體積大小對(duì)PHLF發(fā)生的影響，該因素的作用仍需后續(xù)探討。

綜上所述，本研究構(gòu)建的列線圖預(yù)測(cè)模型納入了基于Gd?EOB?DTPA增強(qiáng)MRI定量肝功能指標(biāo)、基于實(shí)驗(yàn)室生化檢查的綜合評(píng)分指標(biāo)以及臨床指標(biāo)，具有一定代表性，在預(yù)測(cè)PHLF發(fā)生中顯示了較高的準(zhǔn)確性和區(qū)分度，具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。